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CN107408632A - 光电转换装置和光电转换模块 - Google Patents

光电转换装置和光电转换模块 Download PDF

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Abstract

光电转换装置(100)从光入射侧具备第一光电转换单元(1)和第二光电转换单元(2)。第一光电转换单元(1)的光吸收层含有通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示的钙钛矿型晶体结构的感光性材料。第二光电转换单元(2)的光吸收层的带隙比第一光电转换单元的光吸收层的带隙窄。在第一光电转换单元(1)与第二光电转换单元(2)之间，从光入射侧依次设有反射防止层(3)和透明导电层(4)。反射防止层(3)与透明导电层(4)相接，反射防止层(3)的折射率比透明导电层(4)的折射率低。

Description

光电转换装置和光电转换模块
技术领域
本发明涉及将带隙不同的多个光电转换单元组合而成的光电转换装置，以及具备该光电转换装置的光电转换模块。
背景技术
利用有机金属的钙钛矿晶体的太阳能电池(钙钛矿型太阳能电池)能够实现高转换效率。近年来，进行了许多有关光吸收层中使用钙钛矿晶体材料的太阳能电池的转换效率提高的报告(例如非专利文献1和专利文献1)。作为有机金属，可使用通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3(式中，R1为烷基，M1为2价的金属离子，X为卤素)表示的化合物，已知根据卤素的种类、比率，光谱灵敏度特性变化(例如非专利文献2)。
CH3NH3PbX3(X：卤素)等钙钛矿晶体因为能够利用旋涂法等溶液涂布以低成本形成薄膜，所以使用这些钙钛矿晶体的钙钛矿型太阳能电池作为低成本且高效率的下一代太阳能电池而受到关注。进而，也开发了使用锡代替铅的以CH3NH3SnX3为光吸收材料的钙钛矿型太阳能电池(例如非专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014－72327号公报
非专利文献
非专利文献1:G.Hodes,Science,342,317-318(2013)
非专利文献2:A.Kojima et al.,J.Am.Chem.Soc.,131,6050-6051(2009)
非专利文献3:F.Hao et al.,Nat.Photonics,8,489-494(2014)
发明内容
如非专利文献2中记载的那样，钙钛矿晶体材料在与波长800nm相比的短波长侧具有光谱灵敏度特性，几乎不吸收与800nm相比的长波长侧的红外光。因此，钙钛矿型太阳能电池的实用化中，重要的是有效利用长波长光。例如，如果将钙钛矿型太阳能电池和带隙比钙钛矿型太阳能电池窄的太阳能电池组合，则能够通过带隙窄的太阳能电池来利用长波长光，因此认为可得到更高效率的太阳能电池。
作为将多个光电转换单元组合而成的光电转换装置，已知层叠有带隙不同的光电转换单元(太阳能电池)的串联型的光电转换装置。串联型的光电转换装置中，在光入射侧配置带隙相对宽的光电转换单元(前方单元)，在其后方配置带隙相对窄的光电转换单元(后方单元)。
迄今为止，几乎没有关于将钙钛矿型太阳能电池(以下，也称为钙钛矿型光电转换单元)和其它光电转换单元组合而成的串联型的光电转换装置的报告。即，现状是尚不存在对于将钙钛矿型光电转换单元和其它光电转换单元层叠而有效利用长波长光的方法的有用见解。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种将钙钛矿型光电转换单元和其它光电转换单元组合而成的转换效率高的串联型光电转换装置。另外，本发明的目的在于提供具备上述光电转换装置的光电转换模块。
作为光吸收层的带隙比钙钛矿型太阳能电池的光吸收层的带隙窄的太阳能电池，例如，可举出光吸收层为晶体硅的太阳能电池。其中，在p型或者n型单晶硅基板的两面设有硅系薄膜的异质结太阳能电池因为转换效率高而为人所知。
因此，考虑通过制作在光入射侧配置钙钛矿型光电转换单元、在其后方配置异质结太阳能电池(以下，也称为异质结光电转换单元)的串联型的光电转换装置，可得到高的转换效率。
在单独使用异质结太阳能电池的情况下，通过调整透明导电层的膜厚等，将在空气－透明导电层界面的反射光的相位和在透明导电层－硅系薄膜界面的反射光的相位相互抵消，能够增大被异质结太阳能电池获取的光的量。另一方面，在异质结光电转换单元的前方配置钙钛矿型光电转换单元的情况下，在钙钛矿型光电转换单元－透明导电层界面的反射小，因此与异质结太阳能电池单独的情况相比，在透明导电层－硅系薄膜界面的反射变得显著。其结果，认为向钙钛矿型光电转换单元反射光，被异质结光电转换单元获取的光的量变少。
根据以上，在钙钛矿型光电转换单元的后方配置异质结光电转换单元等的光电转换装置中，与单独使用光电转换单元时不同，需要对减少光向钙钛矿型光电转换单元的反射而增多被后方的光电转换单元获取的光的量的情况进行研究。
本发明涉及从光入射侧依次具备第一光电转换单元和第二光电转换单元的串联型的光电转换装置。第一光电转换单元为钙钛矿型光电转换单元，在光吸收层含有通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示的钙钛矿型晶体结构的感光性材料。
第二光电转换单元的光吸收层的带隙比第一光电转换单元的光吸收层的带隙窄。即，第二光电转换单元为与钙钛矿型光电转换单元相比能够利用长波长的光的太阳能电池。作为第二光电转换单元的光吸收层，可举出晶体硅(单晶、多晶以及微晶)、CuInSe2(CIS)等黄铜矿系化合物等。
本发明的光电转换装置中，第一光电转换单元与第二光电转换单元之间，从光入射侧依次设有反射防止层以及透明导电层。反射防止层与透明导电层相接，反射防止层的折射率比透明导电层的折射率低。
反射防止层的折射率优选1.2～1.7。反射防止层的膜厚优选1～250nm。
一个实施方式中，第二光电转换单元在光吸收层中使用晶体硅基板，晶体硅基板在表面具有凹凸。凹凸的高度优选0.5～3μm。
一个实施方式中，第一光电转换单元的面积W1和第二光电转换单元的面积W2满足W1＜W2。这时，优选透明导电层的面积Wt满足W1＜Wt≤W2。另外，优选反射防止层的面积Wa满足W1＜Wa≤Wt。
上述的实施方式中，优选第一光电转换单元形成于第二光电转换单元的光入射侧表面的周边以外的区域。
本发明还涉及具备上述光电转换装置的光电转换模块。
本发明中，通过将钙钛矿型光电转换单元和其它光电转换单元层叠，能够制成长波长光的利用效率优异、可将宽波长区域的光进行光电转换的串联型的光电转换装置。此外，在钙钛矿型光电转换单元与透明导电层之间设置特定的反射防止层，能够减少光向钙钛矿型光电转换单元的反射，增大被后方的光电转换单元获取的光的量。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的光电转换装置的示意性剖视图。
图2是实施方式1的光电转换装置的示意性剖视图。
图3是实施方式2的光电转换装置的示意性剖视图。
图4是示意性地表示图3所示的光电转换装置的分解俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。应予说明，本发明的光电转换装置不限定于以下的实施方式。
各图中，厚度、长度等尺寸关系，为了使附图清楚和简化而适当地进行变更，不表示实际的尺寸关系。另外，各图中，相同的参考符号意味着相同的技术事项。
图1是本发明的一个实施方式的光电转换装置的示意性剖视图。图1所示的光电转换装置100是从光入射侧依次层叠有第一光电转换单元1和第二光电转换单元2的串联型的光电转换装置。
第一光电转换单元1是钙钛矿型光电转换单元，在光吸收层含有钙钛矿型晶体结构的感光性材料(钙钛矿晶体材料)。构成钙钛矿晶体材料的化合物由通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示。式中，R1为烷基，优选碳原子数1～5的烷基，特别优选甲基。M1为2价的金属离子，优选Pb、Sn。X为卤素，可举出F、Cl、Br、I。应予说明，3个X可以是全部相同的卤素元素，也可以是多种卤素混合存在。通过改变卤素的种类、比率，能够改变光谱灵敏度特性。
从取得光电转换单元间的电流匹配的观点出发，第一光电转换单元1的光吸收层11的带隙优选1.55～1.75eV，更优选1.6～1.65eV。例如，上述钙钛矿晶体材料由式CH3NH3PbI3－xBrx表示时，为了使带隙为1.55～1.75eV，优选x＝0～0.85左右，为了使带隙为1.60～1.65eV，优选x＝0.15～0.55左右。
第一光电转换单元(钙钛矿型光电转换单元)的构成没有特别限定，例如，可举出依次具有电子传输层、光吸收层以及空穴传输层的构成等。
第二光电转换单元2是带隙比第一光电转换单元1窄的光电转换单元。如果第二光电转换单元2的光吸收层的带隙比第一光电转换单元1的光吸收层的带隙窄，则其构成没有特别限定。作为满足这样的特性的光吸收层的材料，可举出晶体硅、砷化镓(GaAs)、CuInSe2(CIS)等。其中，从长波长光(特别是波长1000nm以上的红外光)的利用效率高方面考虑，优选使用晶体硅和CIS。晶体硅可以是单晶、多晶、微晶中的任一者。特别是从长波长光的利用效率高且载波恢复效率优异方面考虑，优选使用光吸收层中使用单晶硅基板的光电转换单元。
作为使用单晶硅基板的太阳能电池，可举出在p型单晶硅基板的受光面侧设置n型层而在背面侧设置高掺杂区域(p+区域)的太阳能电池、在p型或者n型单晶硅基板的两面设置硅系薄膜的太阳能电池(所谓的异质结硅太阳能电池)等。其中，从转换效率的高度考虑，构成第二光电转换单元的太阳能电池优选为异质结太阳能电池。只要能够有效利用优先向第二光电转换单元入射的长波长光，第二光电转换单元的构成、材料等就不限于上述例示的构成、材料。
在第一光电转换单元1与第二光电转换单元2之间，从光入射侧依次设有反射防止层3和透明导电层4。反射防止层3与透明导电层4相接。
设置于第一光电转换单元1与第二光电转换单元2之间的透明导电层4具有作为获取在2个光电转换单元1、2产生的空穴和电子这两方并使之再结合的中间层的功能。因此，透明导电层4优选具有充分的导电性。此外，为了使光透过而到达第二光电转换单元，透明导电层4优选具有透明性。
根据以上，透明导电层4优选以导电性氧化物为主成分。作为导电性氧化物，例如，可以单独使用氧化锌、氧化铟、氧化锡等或者以复合氧化物的形式使用。从导电性、光学特性以及长期可靠性的观点考虑，优选铟系氧化物，其中更优选使用以氧化铟锡(ITO)为主成分的导电性氧化物。本说明书中，“为主成分”是指含量大于50重量％，优选70重量％以上，更优选85重量％以上。
透明导电层4中可以添加掺杂剂。例如，使用氧化锌作为透明导电层时，作为掺杂剂，可举出铝、镓、硼、硅、碳等。使用氧化铟作为透明导电层时，作为掺杂剂，可举出锌、锡、钛、钨、钼、硅等。使用氧化锡作为透明导电层时，作为掺杂剂，可举出氟等。
从透明性、导电性以及减少光反射的观点出发，透明导电层4的膜厚优选10nm～140nm。透明导电层4可以是单层，也可以是由多个层构成的层叠结构。
光吸收层中含有钙钛矿型CH3NH3PbI3等的第一光电转换单元的背面侧的界面的折射率为2.5左右(氧化钛的折射率)，透明导电层的折射率为1.9左右(ITO的折射率)。第二光电转换单元为异质结光电转换单元时，第二光电转换单元的光入射侧界面的折射率为4.5左右(非晶硅的折射率)。如果在第一光电转换单元与第二光电转换单元之间未设置反射防止层而第一光电转换单元与透明导电层相接，则在第一光电转换单元－透明导电层界面的反射小，因此难以抵消在透明导电层－第二光电转换单元界面的反射光。其结果，向第一光电转换单元反射光，被配置在后方的第二光电转换单元获取的光的量变少。
与此相对，光电转换装置100中，在第一光电转换单元1与透明导电层4之间设有具有折射率低于透明导电层4的折射率的反射防止层3。通过将这样的反射防止层3设置于第一光电转换单元1与透明导电层4之间，能够将在第一光电转换单元1－反射防止层3界面的反射、在反射防止层3－透明导电层4界面的反射和在透明导电层4－第二光电转换单元2界面的反射组合而抵消在透明导电层4－第二光电转换单元2界面的反射光。其结果，能够减少光向第一光电转换单元1的反射，增大被第二光电转换单元2获取的光的量。
反射防止层3的折射率优选1.2～1.7，更优选1.2～1.6，进一步优选1.2～1.5。
反射防止层3的膜厚优选1nm～250nm，更优选10nm～250nm，进一步优选80nm～220nm，特别优选100nm～200nm。
本说明书中，反射防止层的折射率是利用光谱椭偏仪测定的对波长600nm的光的折射率。另外，反射防止层的膜厚通过剖面的透射式电子显微镜(TEM)观察求出。其它层的折射率和膜厚的测定方法也相同。应予说明，在具有纹理等凹凸的硅基板等的表面形成有层时，以与凹凸的斜面垂直的方向为膜厚方向。
反射防止层3还具有作为设置于2个光电转换单元1、2之间的中间层的作用，因此与透明导电层4同样优选具有透明性和导电性。
因此，反射防止层3优选以导电性聚合物为主成分。作为导电性聚合物，例如，可以使用1种或2种以上的以下聚合物：聚(3，4－乙撑二氧噻吩)(PEDOT)、聚(3，4－乙撑二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT/PSS)等聚噻吩衍生物、聚乙烯亚胺(PEI)等聚亚烷基亚胺、乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)等改性聚亚烷基亚胺、聚乙炔、聚对苯撑、聚吡咯、聚苯胺等。PEDOT/PSS是在聚(3，4－乙撑二氧噻吩)(PEDOT)中掺杂了聚乙烯磺酸(PSS)的聚噻吩衍生物。其中，反射防止层3优选以PEDOT/PSS为主成分。特别是在第二光电转换单元2为异质结光电转换单元且光入射侧的导电型硅系薄膜24为n型时，以PEDOT/PSS为主成分的反射防止层3作为使第二光电转换单元2中产生的空穴和第一光电转换单元1中产生的电子再结合的中间层而适宜地发挥功能。应予说明，只要不损害本发明的效果，反射防止层3中可以含有其它成分。
反射防止层3也可以以绝缘性聚合物或者绝缘性无机材料为主成分。这时，例如，通过在透明导电层4上设置形成反射防止层3的区域和形成栅极的区域，介由栅极将第一光电转换单元1与第二光电转换单元2连接即可。通过使反射防止层3含有由银等构成的导电性纳米粒子等，也可以将第一光电转换单元1与第二光电转换单元2连接。作为绝缘性聚合物，例如，可以使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸树脂等。作为绝缘性无机材料，例如，可以使用MgF2、LiF、NaF等无机卤化物等。
反射防止层3可以是单层，也可以是由多个层构成的层叠结构。例如，可以通过由具有折射率差的多个薄膜构成反射防止层3，从而产生光的干扰，使到达反射防止层3的光的一部分反射到第一光电转换单元1，使剩余的光透射到第二光电转换单元2。反射防止层3由多个层构成时，与透明导电层4相接的层的折射率优选1.2～1.7，合计膜厚优选1～250nm。以与反射防止层3相接的方式，在反射防止层3的光入射侧形成电荷传输层(电子传输层或者空穴传输层)时，也可以将以具有低折射率(1.2～1.7左右)的材料为主成分的电荷传输层当作反射防止层。这时，包含电荷传输层的反射防止层3的合计膜厚优选1～250nm。
以下，对使用异质结太阳能电池作为构成第二光电转换单元的太阳能电池时的优选实施方式进行说明。
[实施方式1]
图2是实施方式1的光电转换装置的示意性剖视图。图2所示的光电转换装置110中，从光入射侧依次配置集电极5、第一光电转换单元1、反射防止层3、透明导电层4、第二光电转换单元2以及背电极6。实施方式1的光电转换装置110中，第一光电转换单元1的面积与第二光电转换单元2的面积相同。
本说明书中，光电转换单元的面积是从正面看太阳能电池时的平面投影面积。光电转换单元具有平面投影面积不同的层时，将光吸收层的平面投影面积作为光电转换单元的面积。
如后述那样，第一光电转换单元1通过使用了溶液等的工艺制成。因此，图2所示的光电转换装置110优选首先制作第二光电转换单元2，在第二光电转换单元2上层叠透明导电层4、反射防止层3以及第一光电转换单元1而制成。以下，按第二光电转换单元2、透明导电层4、反射防止层3以及第一光电转换单元1的顺序对具体的构成进行说明。
(第二光电转换单元)
第二光电转换单元2是异质结光电转换单元，在导电型单晶硅基板21的表面具有与单晶硅带隙不同的导电型硅系薄膜24、25。导电型硅系薄膜24、25中任一方为p型，另一方为n型。
单晶硅基板21的导电型可以是n型，也可以是p型。将空穴和电子比较时，电子的迁移率大，因此硅基板21为n型单晶硅基板时，转换特性特别高。
硅基板21至少在光入射侧的表面，优选在两表面具有纹理等凹凸。通过在硅基板的表面形成纹理等凹凸，能够减少光向第一光电转换单元1的反射。纹理例如使用各向异性蚀刻技术形成。利用各向异性蚀刻形成的纹理具有四角锥状的凹凸结构。
在硅基板21的表面形成的凹凸的高度优选0.5μm以上，更优选1μm以上。另外，上述凹凸的高度优选3μm以下，更优选2μm以下。通过使凹凸的高度为上述的范围，基板表面的反射率减少，能够增加短路电流。在硅基板21的表面形成的凹凸的高度通过凸部的顶点与凹部的谷的高低差而求出。
作为p型或者n型的导电型硅系薄膜24、25，使用非晶硅、微晶硅(包含非晶硅和晶体硅的材料)，非晶硅合金、微晶硅合金等。作为硅合金，可举出氧化硅、碳化硅、氮化硅、硅锗等。其中，导电型硅系薄膜优选为非晶硅薄膜。
第二光电转换单元2为异质结光电转换单元时，优选在单晶硅基板21与导电型硅系薄膜24、25之间具有本征硅系薄膜22、23。通过在单晶硅基板的表面设置本征硅系薄膜，能够抑制杂质向单晶硅基板的扩散，同时有效进行表面钝化。为了有效进行单晶硅基板21的表面钝化，本征硅系薄膜22、23优选本征非晶硅薄膜。
上述本征硅系薄膜22、23和导电型硅系薄膜24、25优选利用等离子体CVD法制膜。
(透明导电层)
在背面侧的导电型硅系薄膜25上形成以导电性氧化物为主成分的透明导电层26。通过以上，制作第二光电转换单元2。
同样，在光入射侧的导电型硅系薄膜24上形成以导电性氧化物为主成分的透明导电层4。透明导电层4也作为上述的第一光电转换单元1与第二光电转换单元2之间的中间层发挥功能。
这些透明导电层利用干法工艺(CVD法、溅射法、离子镀法等PVD法)制膜。以铟系氧化物为主成分的透明导电层的制膜中，优选溅射法、离子镀法等PVD法。
(反射防止层)
在透明导电层4上形成反射防止层3。反射防止层3例如使用含有上述的PEDOT/PSS等导电性聚合物、绝缘性聚合物的溶液，利用旋涂法等进行制膜。另外，由MgF2等构成的反射防止层3利用溅射法、真空蒸镀法等进行制膜。
(第一光电转换单元)
第一光电转换单元1从光入射侧依次具有透明导电层14、第一电荷传输层12、光吸收层11以及第二电荷传输层13。第一电荷传输层12和第二电荷传输层13中任一方为空穴传输层，另一方为电子传输层。
例如，第二光电转换单元2中，硅基板21为n型单晶硅基板时，对于导电型硅系薄膜24、25的导电型，优选光入射侧为p型，背面侧为n型。这时，第一光电转换单元1中，光入射侧的第一电荷传输层12为空穴传输层，背面侧的第二电荷传输层13为电子传输层。
以下，对在反射防止层3上依次形成电子传输层13、光吸收层11、空穴传输层12以及透明导电层14而制作第一光电转换单元1的方法进行说明。
首先，在反射防止层3上形成电子传输层13。如上所述，可以通过调整在反射防止层3上形成的电子传输层13的折射率，减少光向第一光电转换单元1的反射。作为电子传输层的材料，适当地选择以往公知的材料即可，例如，可举出氧化钛、氧化锌、氧化铌、氧化锆、氧化铝等。
电子传输层中可以添加供体。例如，使用氧化钛作为电子传输层时，作为供体，可举出钇、铕、铽等。
电子传输层可以是具有平滑结构的致密质层，也可以是具有多孔结构的多孔层。电子传输层具有多孔结构时，细孔尺寸优选为纳米级。从增大光吸收层的活性表面积、提高利用电子传输层的电子收集性的观点出发，电子传输层优选具有多孔结构。
电子传输层可以是单层，也可以是由多个层构成的层叠结构。例如，电子传输层可以是在第二光电转换单元2侧具有致密层、第一光电转换单元1的光吸收层11侧具有多孔层的2层结构。电子传输层的膜厚优选1nm～200nm。
电子传输层13例如使用含有上述的氧化钛等电子输送材料的溶液，利用喷雾法等进行制膜。
在电子传输层13上形成光吸收层11。光吸收层11例如使用含有上述的通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示的钙钛矿晶体材料的溶液，利用旋涂法等制膜。
在光吸收层11上形成空穴传输层12。作为空穴传输层的材料，适当地选择以往公知的材料即可，例如，可举出聚－3－己基噻吩(P3HT)，聚(3，4－乙撑二氧噻吩)(PEDOT)等聚噻吩衍生物、2，2’，7，7’－四－(N，N－二－p－甲氧基苯胺)－9，9’－螺二芴(Spiro－OMeTAD)等芴衍生物、聚乙烯基咔唑等咔唑衍生物、三苯胺衍生物、二苯胺衍生物、聚硅烷衍生物，聚苯胺衍生物等。另外，作为空穴传输层的材料，还可举出MoO3、WO3、NiO等金属氧化物等。
空穴传输层可以是单层，也可以是由多个层构成的层叠结构。空穴传输层的膜厚优选1nm～100nm。
空穴传输层12例如使用含有上述的Spiro－OMeTAD等的空穴输送材料的溶液，利用喷雾法等进行制膜。
优选在空穴传输层12上形成以导电性氧化物为主成分的透明导电层14。透明导电层14的构成、制膜方法与上述的透明导电层4相同，因此省略详细的说明。根据以上，制作第一光电转换单元1。
(金属集电极)
对于图2所示的光电转换装置110，为了有效取出光生成载流子，优选在透明导电层14、26上具有金属集电极5、6。光入射侧的集电极按规定的图案状形成。背面侧的集电极可以是图案状，也可以在透明导电层上的几乎整面形成。图2所示的方式中，在光入射侧的透明导电层14上形成图案状的集电极5，在背面侧的透明导电层26上的整面形成有背电极6。
作为在透明导电层上的整面形成背电极的方法，可举出各种PVD法、CVD法等干法工艺、糊料的涂布、镀覆法等。作为背电极，优选使用从近红外到红外区域的波长区域的光的反射率高且导电性、化学稳定性高的材料。作为满足这样的特性的材料，可举出银、铜、铝等。
图案状的集电极利用印刷导电性糊料的方法、镀覆法等形成。使用导电性糊料时，利用喷墨、丝网印刷、喷雾等形成集电极。从生产率的观点出发，优选丝网印刷。丝网印刷中，优选使用利用丝网印刷对由金属粒子和树脂粘合剂构成的导电糊料进行印刷的方法。
利用镀覆法形成图案状的集电极时，优选在透明导电层上形成图案状的金属种子层后，以金属种子层作为起点，利用镀覆法形成金属层。这时，为了抑制金属在透明导电层上的析出，优选在透明导电层上形成绝缘层。
利用以上工序，能够制作光电转换装置110。
[实施方式2]
图3是实施方式2的光电转换装置的示意性剖视图。实施方式2的光电转换装置120中，第一光电转换单元1的面积比第二光电转换单元2的面积小。其它构成与实施方式1相同。
图4是示意性地示出图3的光电转换装置的分解俯视图。图4中，第一光电转换单元1的面积W1和第二光电转换单元2的面积W2满足W1＜W2。此外，反射防止层3的面积Wa和透明导电层4的面积Wt满足W1＜Wa＝Wt＜W2。
如实施方式1中说明的那样，第一光电转换单元1是在第二光电转换单元2上通过使用了溶液等的工艺而制成的。因此，通过使第一光电转换单元1的面积W1比第二光电转换单元2的面积W2小，能够防止第二光电转换单元2与第一光电转换单元1的物理接触，能够防止由短路所致的特性降低。
应予说明，因为第一光电转换单元1中的发电量比第二光电转换单元2中的发电量大，所以即便使第一光电转换单元1的面积W1比第二光电转换单元2的面积W2小，发电量的降低也小。另一方面，通过使第一光电转换单元1的面积W1比第二光电转换单元2的面积W2小，能够增大到达第二光电转换单元2的光的量。因此，即便减小第一光电转换单元1的面积W1，也能够使光电转换装置全体的发电量与实施方式1为同等程度。
实施方式2中，优选满足W1＜Wt≤W2或者W1≤Wt＜W2，更优选满足W1＜Wt＜W2。另外，优选满足W1＜Wa≤Wt≤W2或者W1≤Wa≤Wt＜W2，更优选满足W1＜Wa≤Wt＜W2，进一步优选满足W1＜Wa＜Wt＜W2。特别是反射防止层3和透明导电层4同时具有导电性时，通过以满足W1＜Wa＜Wt＜W2的方式从背面侧向光入射侧减小各构成要件的面积，能够防止由短路所致的特性降低。
从防止短路的观点出发，第一光电转换单元1优选形成于第二光电转换单元2的光入射侧表面的周边以外的区域。关于反射防止层3和透明导电层4，也优选形成于第二光电转换单元2的光入射侧表面的周边以外的区域。此外，反射防止层3优选形成于透明导电层4的光入射侧表面的周边以外的区域，第一光电转换单元1更优选形成于反射防止层3的光入射侧表面的周边以外的区域。本说明书中，“周边”是指周端和距周端规定距离(例如，几十μm～几mm左右)的区域，“周端”是指主表面的边缘。
[其它实施方式]
第一光电转换单元的面积W1、第二光电转换单元的面积W2、反射防止层的面积Wa、以及透明导电层的面积Wt的大小关系没有特别限定，但像实施方式1和2中说明的那样，优选满足W1≤W2，更优选满足W1≤Wt≤W2，进一步优选满足W1≤Wa≤Wt≤W2。特别是反射防止层和透明导电层同时具有导电性时，通过使W1≤Wa≤Wt≤W2，能够防止由短路所致的特性降低。
实施方式1和2中，对第二光电转换单元2为异质结光电转换单元、光入射侧的导电型硅系薄膜24为p型、背面侧的导电型硅系薄膜25为n型的例子进行了说明。第二光电转换单元2也可以是光入射侧的导电型硅系薄膜24为n型，背面侧的导电型硅系薄膜25为p型。这时，第一光电转换单元1中，光入射侧的第一电荷传输层12为电子传输层，背面侧的第二电荷传输层13为空穴传输层。如上所述，可以通过调整形成于反射防止层3上的电荷传输层的折射率，减少光向第一光电转换单元1的反射。
如上所述，构成第二光电转换单元的太阳能电池只要是与构成第一光电转换单元的太阳能电池相比窄带隙的太阳能电池即可，不限定于异质结太阳能电池。
实施方式1和2中说明的各光电转换单元的构成是例示，只要不损害本发明的效果，各光电转换单元也可以具有其它层。例如，优选在透明导电层4上形成由MgF2等构成的防反射膜。
实施方式1和2中，对以依次层叠有第一光电转换单元和第二光电转换单元的二接合的光电转换装置作为例子进行了说明，但是也可以采用除此以外的层叠构成。例如，本发明的光电转换装置可以是在第二光电转换单元的后方具备其它光电转换单元的三接合的光电转换装置，也可以是四接合以上的光电转换装置。这时，优选在后方配置的光电转换单元的光吸收层的带隙比在前方配置的光电转换单元的光吸收层的带隙窄。
本发明的光电转换装置在实用时优选利用密封材料进行密封，进行模块化。光电转换装置的模块化利用适当的方法进行。例如，介由接头(tab)等内部连接体连接集电极的母线，从而多个光电转换装置以串联或者并联的方式连接，利用密封材料和玻璃板进行密封，由此得到光电转换模块。
符号说明
1 第一光电转换单元
11 光吸收层
12，13 电荷传输层
2 第二光电转换单元
21 导电型单晶硅基板
22，23 本征硅系薄膜
24，25 导电型硅系薄膜
3 反射防止层
4，14，26 透明导电层
5 集电极
6 背电极
100，110，120 光电转换装置

Claims (11)

1.一种光电转换装置，是从光入射侧依次具备第一光电转换单元和第二光电转换单元的串联型的光电转换装置，
所述第一光电转换单元的光吸收层含有通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示的钙钛矿型晶体结构的感光性材料，所述通式中，R1为烷基，M1为2价的金属离子，X为卤素，
所述第二光电转换单元的光吸收层的带隙比所述第一光电转换单元的光吸收层的带隙窄，
所述第一光电转换单元与所述第二光电转换单元之间，从光入射侧依次设有反射防止层和透明导电层，
所述反射防止层与所述透明导电层相接，
所述反射防止层的折射率比所述透明导电层的折射率低。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，所述反射防止层的折射率为1.2～1.7。
3.根据权利要求1或2所述的光电转换装置，其中，所述反射防止层的膜厚为1～250nm。
4.根据权利要求1～3中任1项所述的光电转换装置，其中，所述第二光电转换单元的光吸收层为晶体硅。
5.根据权利要求1～4中任1项所述的光电转换装置，其中，所述第二光电转换单元的光吸收层为晶体硅基板，
所述晶体硅基板在表面具有凹凸。
6.根据权利要求5所述的光电转换装置，其中，所述凹凸的高度为0.5～3μm。
7.根据权利要求1～6中任1项所述的光电转换装置，其中，所述第一光电转换单元的面积W1和所述第二光电转换单元的面积W2满足W1≤W2。
8.根据权利要求7所述的光电转换装置，其中，所述透明导电层的面积Wt满足W1≤Wt≤W2。
9.根据权利要求8所述的光电转换装置，其中，所述反射防止层的面积Wa满足W1≤Wa≤Wt。
10.根据权利要求7～9中任1项所述的光电转换装置，其中，所述第一光电转换单元形成于所述第二光电转换单元的光入射侧表面的周边以外的区域。
11.一种光电转换模块，具备权利要求1～10中任1项所述的光电转换装置。
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